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Comment se comportent des molécules de C60 dans un nanotube de carbone.
3 février 2010
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On considère habituellement les nanotubes de carbone comme des nanofils aux propriétés électriques ou mécaniques particulières. C’est oublier que les nanotubes sont, comme leur nom l’indique, des tubes, à l’intérieur desquels il est possible d’insérer des molécules offrant à celles-ci un environnement totalement nouveau, quasi unidimensionnel. Des physiciens de Montpellier, Berkeley, Umea, San Sebastian et Philadelphie ont réussi à encapsuler des molécules de C60 dans un nanotube de carbone monofeuillet et ont étudié la dynamique de ces molécules. Ils ont montré que l’interaction entre les molécules et le nanotube affecte fortement leur rotation, signe d’une interaction importante entre les atomes du C60 et ceux du nanotube. Ce travail a fait l’objet d’une publication dans la revue ACS Nano.
Pour réaliser cette étude, les physiciens ont utilisé des molécules de C60 enrichies en isotope 13 du carbone, permettant ainsi de distinguer les atomes de carbone des molécules de C60 de ceux des nanotubes. Le remplissage des nanotubes a ensuite été effectué en plaçant les nanotubes et les molécules dans une enceinte sous vide chauffée à 650 degrés pendant une dizaine d’heures puis en éliminant les molécules de C60 qui étaient encore hors des nanotubes à l’issue de cette étape. La technique de résonance magnétique nucléaire a ensuite permis de déterminer l’environnement des atomes de C13 et le mouvement des molécules de C60 pour une gamme de températures allant de 300K à 5K. Alors qu’à haute température, les molécules tournent librement sur elles-même sur un axe quelconque, en dessous de 100K l’axe de rotation s’aligne sur l’axe du nanotube et en dessous de 25K la rotation est totalement gelée. La conséquence de ce phénomène sur les propriétés électriques, magnétiques et mécaniques du nanotube sont maintenant à l’étude.
- Transition de phase et réorientation moléculaire des fullerènes C60 encapsulés dans un nanotube de carbone observés par RMN du 13C en suivant le temps de relaxation spin-réseau en fonction de la température.
En savoir plus
Better understanding 1D nanosystems, C. Goze-Bac1, E. Abou-Hamad1, Y. Kim2, D. E. Luzzi2, T. Wågberg3, A. Zettl4, S. Aloni4, D. Boesch4, A. Rubio5, nanotechweb.org.
Contact chercheur
Christophe Goze-Bac, chercheur
Informations complémentaires
1Laboratoire des colloïdes, verres et nanomatériaux, équipe nanoNMRI, UMR 5587
2Department of Materials Science and Engineering, University of Pennsylvania, Philadelphia
3Department of Physics, Umeå University, Sweden
4Department of Physics, University of California at Berkeley, and Materials Sciences Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California
5European Theoretical Spectroscopy Facility (ETSF), Dpto. Fısica de Materiales and Centro Mixto CSIC-UPV/EHU, Universidad del Paıs, Spain,
Contacts INP
Jean-Michel Courty,
Catherine Dematteis,
Karine Penalba,
inp-communication cnrs-dir.fr
